清華大學與計算機教育

劉瑞挺

清華學校緣起

清華大學創辦于1911年春,始稱“帝國清華學堂”,是利用庚款建立的留美預備學校。

辛亥革命后,1912年10月更名為“清華學校”,仍為留美而設。英國科學家羅素1920年造訪后,感慨道:“清華學校恰像一個由美國移植來的大學校”。為嘗試培養國內人才,1925年清華設立大學部,分文、理、法三院。同年開辦國學研究所,聘請了梁啟超、王國維、陳寅恪、趙元任四大導師。1928年8月更名為“國立清華大學”,并于1929年結束留美預備制,開辦研究院,各系設立研究所,培養研究生。

梅貽琦的大師論

從1911年至1928年,清華學校曾十易校長。直到1931年梅貽琦出任校長,他成為執掌清華大學時間最長的著名教育家。

梅貽琦,祖籍江蘇武進,生于天津鼓樓西板橋胡同一個詩書人家。1904年考入天津南開學校,品學皆優,是張伯苓校長的首屆學生。1909年考取清華游美學務處,成為首批庚款赴美留學生。1914年畢業于康涅狄格州伍斯特理工學院電機系。1915年到清華學校任教,他嚴謹認真、關心學生、敬業樂群、備受歡迎。1921年8月又赴芝加哥大學深造,返校后任“物理首席教授”。

梅貽琦于1931年10月出任國立清華大學校長。他的許多論述為人熟知,例如大學與大樓的關系,“所謂大學者,非謂有大樓之謂也,有大師之謂也”、“勿徒注視大樹又高幾許,大樓又添幾座,應致其仰慕于吾校大師又添幾人”。他積極延聘國內外著名學者來校執教,使清華成為大師薈萃之名校。

梅校長上任伊始,宣布“本校擬向工程科學方面發展”,立即建立工學院,并兼任院長。主張培養“比較周見恰聞,本末兼賅,博爾能約之通士”。因此,清華大學以“通才教育”模式改革工程科學教育,使之成為培養適合中國工業化特點的著名大學。

1937年抗戰爆發后,清華大學與北京大學、南開大學聯合組建長沙臨時大學以及西南聯合大學。聯大八年期間,南開張伯苓校長常住重慶,他對梅貽琦說:“我的這塊表你就帶著吧”(代表他);北大蔣夢麟校長也謙和通達,不爭名利,使三校合作基礎牢固。因此,梅貽琦成為西南聯大事實上的校長,為我國大學教育史寫下光輝的篇章。

抗戰勝利后,1946年清華回北平復校,在梅校長治理下,清華大學得到長足發展,全校設有文、理、工、法、農5個學院26個系,在校師生2400多人。

1949年,梅貽琦為保護清華基金,暫居美國。他曾寫信讓解放后的清華繼續利用他掌握的基金購買圖書設備,未果。之后,他用清華基金籌辦“清華原子科學研究所”,1957年擴建為“新竹清華大學”,繼續擔任校長。1962年5月19日梅校長病逝。在他生前從不離手的手提包中,人們看到“清華基金歷年賬目”筆筆清清楚楚,如此廉潔奉公,令人景仰動容。隨著兩岸關系的和平發展,兩岸清華的交流日益頻繁。

追溯清華電機系

1932年秋,清華建立電機工程系,與機械工程系和土木工程系共同組成清華大學工學院。顧毓琇接任工學院院長兼電機系主任。當時電機系有顧毓琇和李郁榮兩位MIT博士,故從教學宗旨、課程設置以至教材選擇都采用了MIT的模式。

顧毓琇百歲壽星,江蘇無錫人。1923年他畢業于清華學校,赴美國MIT電機系深造,至1928年分獲學士、碩士、博士學位。顧毓琇是中國電機事業的奠基人,曾任中國電機工程師學會會長。他集科學家、教育家、文學家、音樂家、佛學家和國際桂冠詩人于一身,是中國現代史上一位學貫中西、文理兼通的學術大師。

李郁榮(Yuk-Wing Lee)廣東新會人,生于澳門。1924

至1930年在美國MIT電機系求學,分別獲學士、碩士、博士學位。在維納教授指導下,他完成了博士論文“用拉蓋爾函數之傅立葉變換的網絡合成法”(Synthesis of Networks by means of Fourier Transforms of LaGuerre's Functions),奠定了早期電路網絡的理論基礎。1934年8月應顧毓琇之邀李郁榮來清華工作。

清華電機系當年分電力與電訊兩組。電力組以發電、輸電、配電工程和電機設計及制造為主;電訊組著重電報、電話及無線電工程、電訊設計及真空管制造等。1934年底清華建成電機工程館,設有電機、高壓、電機制造、電車等一系列實驗室,向美、英、德等國購置儀器設備,豐富的教學資源和嚴格的教學要求使電機系在國內居領先地位。

維納來清華講學

1935年8月至1936年6月“控制論”創始人維納應邀來清華講學,這是當年清華的一件盛事。這件事能實現,起碼有三個條件:有錢“請得起”;有人“請得到”;有環境“請來能作研究”。

值得驕傲的是當時清華完全辦到了。首先有“清華基金”,錢不成問題。其次有李郁榮直接聯系,他是維納的博士生,師生情誼甚濃。至于工作環境,李郁榮在1934年12月4日給維納寫信道,“我們的工學院有了相當大的擴展,添置了大量電工和機械裝置。就在昨天,我們搬進了新建成的電機工程館”;“我已經和工學院院長顧毓琇博士、物理系的任之恭、薩本棟博士以及數學系的曾遠榮博士商談過,建議向您提供一個研究職位。他們都非常贊成我的建議,并表現出很高的熱情”;“清華數學系的圖書館與MIT的一樣完善。任之恭博士認為物理系的圖書館要比哈佛大學的更加完善一些。我相信,您會發現這些圖書館為研究工作準備了充分的資料?！贝送?顧毓琇和熊慶來都給維納寫信,協商了他來清華后的研究和教學內容。因此,維納愉快地接受了清華大學梅校長的邀請。

美國數學家諾伯特?維納(Norbert Wiener)從小就顯示出非凡的數學才能,1912年獲哈佛大學數理邏輯博士。1920年,維納到MIT工作,他廣泛涉獵新的數學知識,打下了堅實的數學功底,使他成為優秀的純粹數學家。從30年代起,維納開始轉向應用研究。1931年維納當選美國數學學會會長。

在清華期間,維納為數學系講授了調和分析,指導華羅庚與徐賢修完成了“關于傅立葉變換”的論文。在電機系與李郁榮合作進行了電網絡的研究工作,并發表2篇論文。這里有一張彌足珍貴的1936年電機系教師的照片,前排左起:趙友民、李郁榮、顧毓琇、維納、任之恭、倪俊、章名濤;后排左起:張思侯、范崇武、沈尚賢、徐范、婁爾康、朱曾賞、嚴脧。

電機系師生孜孜以求,為中國現代電機工程技術的發展作出了貢獻。1932-1937年間,先后發表論文50多篇。其中顧毓琇14篇,如“感應電動機之串聯運行”、“同步機運算分析”等。章名濤發表論文10篇,如“單相感應電動電機之理論及張量分析”,把張量應用于電機理論分析,很有實用意義。

電機系教師合影(1936年)

早期模擬計算機

在維納來清華前,顧毓琇曾給溫尼法?布什(Vannevar Bush,1890年3月11日-1974年6月30日)寫信,希望購買他們研制的計算機(微分分析機),布什也是顧毓琇和李郁榮的老師,他考慮這過于昂貴,回復說:“我們的合作還可以沿著另外一條路線進行。幾年來,我一直考慮制造一臺求解非線性代數方程的機器,其規模僅僅取決于元件的數量多少,而且不會太復雜”;“如果您在這方面從事一些領先的工作而不是去尋求那些已有機器的復制品的話,也許更為合適”。于是顧教授采納了布什的建議,由維納和李郁榮設計制造了通過電阻網絡解微分方程的簡單設備。后來,維納寫信告訴布什:“此設備是相當便宜和非常精確的,我們要在這里制造一個實驗模型……我們將尋求一個真正有用的7位或10位的儀器。你能看到什么突破口嗎?是否值得申請專利?”

1948年維納的名著《Cybernetics》出版。該詞來自希臘文,原意是舵手或調速器。人們將其譯為《控制論》,從此一門新興學科控制論誕生。這是一門以數學為紐帶,把自動調節、通信工程、計算機和計算技術以及生物科學中的神經生理學與病理學等學科的共性問題聯系起來而形成的邊緣學科。在該書的序言中,維納寫道:“很久以來,我就感到一旦國家有事,我的作用將取決于兩件事,即密切接觸布什所擬的計算機研究計劃;另一件是同李郁榮博士合作關于電網絡的設計工作。當然,這兩件事已經證明都是十分重要的?！?/p>

維納回國后,又鼓動著名數學家馮?諾伊曼教授來清華訪問,諾伊曼夫婦對此很感興趣,維納向梅校長、李郁榮和熊慶來做了推薦,可惜不久抗戰爆發,這也就無從談起了。

1937年電機系隨校南遷。這一期間電機系培養了大批急需的電訊人才,其中不乏知名專家、教授。如美國著名的電子計算機ENIAC在賓夕法尼亞大學研制成功,就有清華校友陳同章先生的重要貢獻。

院系調整以后

1952年教育部進行了院系調整,我國高等院校由108所大幅增加到149所,北京西郊的八大學院拔地而起,實為建國初期的壯舉。然而綜合性大學由51所減為21所。與1949年以前相比,1952年理工農醫大學生人數從7.04萬人上升到13.84萬人,滿足了國家工業化的需要。但文史政法在校生卻從37682人降到3830人,對法治建設產生了不利影響。

這次院系調整對清華大學來說,從積極方面看,通過“母雞下蛋”繁衍了一批新校,是一次愛國奉獻行動。但調出遠大于調入,消極影響十分明顯,傷筋動骨、大傷元氣,影響了清華大學此后的發展。蔣南翔十分惋惜地說“工學院怎么能與理學院分開呢!”周遠清也說:“高等教育長期文理、理工分家,人文教育與科學教育相割裂,給培養的學生帶來了思維方式的缺陷和知識面的偏頗”。

經過調整,清華有機械制造、動力機械、土木工程、水利工程、建筑、電機工程、無線電工程和石油工程8個系,22個專業,15個專修科。1952年本科新生1030人,專修科900人,共計1930人。

蔣南翔的雙肩挑

清華大學成為“紅色工程師搖籃”,培養出一大批棟梁人才,這與蔣校長有直接關系。

蔣南翔,江蘇宜興人。1932-1937年清華大學中文系學習,中共地下黨員,任清華大學支部書記,主編《清華周刊》、《北方青年》。他是“一二?九運動”領導人之一。1941年到延安做宣傳工作。抗戰勝利后,在東北從事青年工作。1949年當選團中央副書記。1952年后,任清華大學校長、黨委書記,團中央書記處書記,高等教育部部長兼黨委書記等。

他在清華大學擔任校長14年,努力探索辦好社會主義大學的道路,重視學生思想政治教育,積極發展原子能、電子學、自動化等新興學科。

1953年蔣校長倡導的“雙肩挑”式政治輔導員制度,就是一項帶有戰略性的教育創新。主張業務工作優秀的人懂得政治思想工作,而政治思想工作優秀的人又懂得業務,做過政治輔導員的清華畢業生中,不少人成為我國各條戰線的優秀骨干、特別是培養了上百位省部級以上的領導干部,這是老校長最為人稱道的功績。

1964年蔣南翔提出“為祖國健康地工作五十年!”,成為全國大學生膾炙人口的奮斗目標。那時,每天下午四點半,同學們都走出課堂、宿舍、圖書館,操場上、馬路上到處都是鍛煉的人群,充滿生命的活力和青春的歡樂。許多到清華參觀的外賓都稱贊不已。

建立計算機專業

早在1952年秋,清華數學系的華羅庚教授和電機系的閔乃大教授就討論開展我國計算機技術的研究工作。從英國愛丁堡大學留學回來的夏培肅博士和電機系研究生王傳英、林在旭參加了計算機科研組。后來華羅庚去中科院數學研究所,并籌備計算所,以夏培肅為主的這些開創性工作就轉入中科院系統。

1952年清華與北大兩個電機系的電訊組合并,成立了清華的無線電工程系。

1954年中央決定獨立發展我國的核技術與核力量。為配合人才需求,1955年10月清華大學決定增設10個新專業。同時又決定在無線電工程系建立我國第一個計算機專業和半導體專業。

據負責籌建計算機專業的凌瑞驥教授回憶:“首先遇到的問題就是尋找模式和確定方向。當時我們能借鑒的主要是蘇聯的經驗,因此就通過正在蘇聯攻讀博士的本校教師金蘭和吳麒分別搜集莫斯科莫洛托夫動力學院和列寧格勒加里寧多科性工學院計算機專業的資料。加里寧工學院的這個專業(他們叫“數學計算儀器與裝置”專業)是保密的,經吳麒同志交涉,該院院長同意將該專業教學計劃轉給蔣南翔校長。我從南翔同志的秘書邵斌同志處拿到這份計劃。經研究,發現他們的計算機專業是為噴氣技術服務的,與自動控制專業(他們叫:自動學遠動學專業)有十分密切的關系。于是我就去報告請示南翔同志。他向我說明了中央關于發展我國尖端科學技術的部署,要求我們把專業目標對準國家重點尖端工業和科研部門的需要,主動去配合國家這方面的部署。為此他決定把計算機專業同自動控制專業調在一起,放到電機工程系,由鐘士模同志統一領導,為下一步正式建立自動控制系做準備。南翔同志的上述指導性意見,就成為自動控制系的建系方針?！?/p>

1956年2月25日,清華大學向高等教育部申報了增設新專業和1956年的招生計劃。3月31日,高教部以正式文件批復:“電子計算機專業:同意你校意見提前于今年設置?！鼻迦A大學隨即在無線電工程系建立了計算機專業,從本校電機系、動力機械系抽調二、三年級學生,轉學電子計算機專業。

1956年4月至6月,我國制定了《1956-1967科學技術發展長遠規劃》,并將發展計算技術列為緊急措施之一,要求清華提前提供計算機畢業生。于是教育部決定從上海交大抽調電機專業(強電)高年級學生到清華轉學此專業,一面補學電訊(弱電)方面課程,一面參加由科學院組織的聯合專業培訓。清華的孫念增教授和周壽憲教授先后在該培訓班授課。然后加上暑期招收了一年級新生,清華的計算機專業就同時有了一至四年級。于是在1957年培養出新中國第一批計算機專業畢業生。

成立自動控制系

1958年7月3日,清華大學校務行政會議第七次擴大會議決定成立自動控制系,鐘士模任系主任。清華大學黨委決定成立電機系與自動控制系總支部,由凌瑞驥擔任總支書記。蔣校長一再叮嚀“要為一尖(火箭航天)一圓(原子核能)服務”。

鐘士模生于浙江省浦江縣。幼年家庭貧困,小學時常半耕半讀。后過繼給家境富裕的叔父母,始升入上海大同中學高中部奮發求學。1932-1936年考入上海交通大學電機系學習。畢業后到清華大學電機系助教。1938年他隨校南遷,任西南聯大講師。1943年獲學校資助留美,入麻省理工學院電機系深造。1947年取得MIT博士學位。論文用新的思路研究了同步電機出現負阻尼(即產生自振蕩現象)的原因,得到比前人更好的結果,受到好評。

鐘士模學成回國,任清華大學電機系教授。新中國成立后,他受命創建自動化領域的新專業,為我國自動化學科和自動化教育事業付出了巨大的心血。遺憾的是1971年5月11日在一次重要會議上,因勞累過度,心臟病突發,搶救無效,鐘士模教授逝世,年僅60歲。

凌瑞驥,生于北京,祖籍安徽。其父凌其峻也是早期清華人,為著名愛國實業家,曾任全國工商聯副主席。凌瑞驥1948-1952就讀清華大學電機工程系,地下黨員。1950年7月-1951年3月任清華大學第4屆學生會主席,演講鼓動與組織能力極強。1952年畢業后一直在清華工作,1955年受命籌建我國第一個電子計算機專業。1958年自動控制系成立后,鐘士模任系主任,凌瑞驥任黨總支書記,這對師生的黃金搭檔,扎扎實實又轟轟烈烈地合作到文革前夕,取得教學科研育人的輝煌成績。十分可貴的是他翔實記錄了清華大學計算機發展的歷史,現在凌老還經常用活生生的教材給青年學子上思想教育課。

在應用中成長

自動控制系有自動控制和計算機兩個專業。自動控制專業有自動控制理論(吳麒任教研組主任)、自動控制系統(分為“飛行器自動控制”和“核能生產自動控制”兩個專門化,分別由副系主任章燕申、唐澤圣兼任這兩個教研組的主任)、自動控制元件(王繼中副系主任兼任教研組主任)三個學科方向。副系主任金蘭則兼任計算機教研組主任。

金蘭1927年7月生。1949年畢業于清華大學電機系,留校任教。1952年赴前蘇聯莫斯科動力學院留學,獲副博士學位。1956年回國后,金蘭主持清華大學計算機專業的創建工作,多次研制計算機他都擔任“運控組長”。1984年后,金蘭教授去美國工作,目前是美國Fresno加州大學計算機科學系的終身教授。

1958年夏,自動控制系打響了“教學、科研、生產三結合”的硬仗。

1958年6月至9月,自動控制系與機械系、電機系合作研制了我國最早的程序控制銑床,王爾乾等為該系統研制了程控計算機。

1958年10月,自動控制系決定自力更生研制一臺中型通用電子數字計算機,正式列為1959年第11項校重點科研項目,代號911。該系計算機專業和工程力學數學系計算數學專業的青年教師和高年級學生參加了911的設計、實驗和研究,系車間和學校實驗設備工廠承擔了試制任務。僅用幾個月就完成了911機的設計和試驗,并在1960年上半年完成了部件和主機的組裝、調試,實現了設計功能。該機采用小型電子管電路和磁芯存儲器。字長31位,定點、單地址指令格式,以簡化結構和節省內存。由于工藝不過關,穩定性未能達到預期指標。遂建立嚴格的零部件老化、篩選標準,提高各個環節的工藝水平,重新組裝。終于在1964年研制成功,它的運行標志著清華大學計算機專業在全國處于領先地位。

1959年,鐘士模組織了我國第一臺三自由度飛行模擬實驗平臺的研制,解決了許多控制理論和技術問題,并在隨后研制成功由16階模擬計算機控制的電動試驗平臺,完成了我國自行研制的幾種新型殲擊機駕駛儀的試驗。

1960年計算機教研組參考前蘇聯MH-7型小型模擬計算機,研制出我國第一臺6階非線性小型模擬計算機,該機曾在波蘭國際博覽會上展出。隨后又相繼研制成功20階非線性中型模擬計算機。1960年1月海軍全國科學技術大會上,該系承接了慣性導航的研究課題,建立了與海軍有關研究所以及上海航海儀器廠的合作關系。慣性導航成為飛行器控制系統專門化的重點發展方向。

在抓好大型科研項目的同時,鐘士模也非常重視自動控制學科的基礎性研究。早在1956年,他和童詩白、鄭維敏合作,完成了脈沖調節器的研究。1960年作為中國自動化代表團團長,鐘士模教授兩次率團出席國際自動控制聯合會(IFAC)成立大會和世界大會。開會后,確定了重點課題最優控制、自適應控制、極大值和快速隨動系統,并將這些先進的控制原理和方法用于科研項目中,取得了很好的效果。他經常鼓勵青年教師,開出反映最新理論的專題課程,并進入學生畢業論文的選題。鐘士模非常強調正確的方法論指導,主張理論發展和工程應用的結合,數學嚴格性和物理直觀性的結合,理論研究既要依附于實際背景又要能夠解決實際問題。鐘士模教授是我國自動控制科研與教育的奠基人之一。

1961–1963年經濟困難時期,清華的新專業建設沒有止步,并得到充實和提高。計算機專業、自動控制專業的學制從五年變為六年。新增的學時用于加強數學、物理、外語基礎和“真刀真槍”的畢業設計。

1964年,經過全系師生鍥而不舍的努力,兩項科研攻關項目獲得成功:一是清華911計算機成功投入運行;而是清華“屏蔽實驗反應堆”控制系統自動啟動一次成功。

1965年,在高校科研成果展覽會上又展出該系兩項新

成果:一是我國最早的印刷電機以及其它微型特殊電機;二是556型自動搜索電子模擬計算機。1965年4月,章燕申教授帶領飛行器控制教研組,把靜電陀螺儀及其控制系統定為新的重點研究方向。

1965年5月,蔣校長以戰略眼光指出:計算技術已成為當代世界科學技術發展的制高點,全校各系、各專業要加快普及和應用計算技術,把它變成清華辦學的特色和亮點。

1965-1966年初,清華自行設計研制的晶體管小型通用數字112計算機也出現在全國高校科技成果展覽會上。112機字長21位、內存(超小型磁芯)4K、外存(磁鼓)4 x 250K。其運算器、控制器采用國產硅晶體管。打印設備采用清華自行研制的靜電熱敏無接觸式快速打印機。系統啟動采用計算機專業畢業生創造的磁芯只讀存儲的自動導引程序。

從1958年建系到1966年文革爆發,在鐘士模、凌瑞驥的精心組織下,清華大學自動控制系已建立起符合中國國情的教學、科研、生產三結合的體系,累計開設了41門新課程,培養了1179名畢業生,完成了9項重大科研項目。自動控制系的畢業生,大都成為航空航天控制、核能控制、機械自動化、電子技術等部門的技術骨干,其中不少人成為知名專家和學者。計算機專業不把計算機單純當作科學計算工具,始終把專業建設與國家安危的重大任務緊密聯系在一起。真是在面向應用中誕生,在開拓應用中成長。

電子工程系的出現

1966年文革開始,教學、科研與生產受到嚴重沖擊,學校經歷了空前的劫難。

1970年清華數學力學系計算數學專業(1958年建立,從事軟件教學與科研)合并到自動控制系,于是自動控制系變成3個專業:自動控制專業、計算機專業和計算機軟件專業。同年,無線電電子學系遷往四川綿陽,而沒有遷走的無線電專業和半導體車間也合并到自動控制系,同時學校把自動控制系改名為電子工程系,它成為現在計算機科學與技術系的前身。設立了自動控制、計算機、計算機軟件、無線電技術等專業。此外,電機系、動力系與自動控制系的理論專業合并,建立了工業自動化系,即現在的自動化系。

這里順便提一下清華大學綿陽分校。1965年春,綿陽北郊出現一個神秘的單位,對外稱“65.1”工程和“201信箱”。這就是清華大學綿陽分校,由清華大學無線電系整體搬遷而成。綿陽分校的師生發揚艱苦奮斗的精神,用自己的雙手蓋起了教學樓、學生宿舍、教工宿舍和辦公樓。在綿陽辦學10年,培養出1417名優秀人才。1978年秋至1979年春,在小平同志的親自關懷下,綿陽分校停辦,搬回北京清華園。

我國第一個激光測距儀、第一套數字通信系統等科研成果都誕生于綿陽,電子學家吳佑壽院士、周炳琨院士曾長期在此工作。

吳佑壽,祖籍廣東潮州。1948年畢業于清華大學電機系,留校工作,曾任無線電工程系主任、研究生院院長。吳佑壽是我國數字通信領域的開拓者之一,長期從事數字通信與數據傳輸、數字信號處理與模式識別的研究工作。研究成果包括:1958年在中國首次制成一套實驗性8路PCM電話終端機;用于60年代我國發射第一顆衛星的遙測數據傳輸的SCA系列設備;TJ82圖像計算機;1985年制成能識別6765個漢字的漢字識別系統;THOCR高性能多字體漢字識別系統,廣泛用于把漢字自動輸入計算機。他近期的研究工作集中在字符識別和高空平臺通信。1995年當選中國工程院院士。

周炳琨,生于四川成都。1956年畢業于清華大學無線電系并留校任教。1960-1962年在前蘇聯列寧格勒電工學院進修。1983-1984年在美國斯坦福大學應用物理系作訪問教授。從1958至今任清華大學電子工程系教授,1991年當選中國科學院院士。1987-1996年5月曾任國家863計劃“光電子器件與集成技術”專家組組長和國家光電子工藝中心主任。

周炳琨教授一直從事激光和光電子學研究與教學工作。研究成果包括:1984年率先研制出“半導體激光泵浦固體激光器”;“單模窄線寬、可調諧、穩頻外腔半導體激光器”;“半導體激光泵浦固體倍頻綠光激光器”;以及“光纖環行腔及其應用”、“光纖放大器與激光器”、“光纖高溫傳感器”、“單晶光纖生長與器件”和“DWDM光纖傳輸技術”等。獲國家級和部委級11個獎項,專利10余項。在國內外發表論文100余篇,主編《激光原理》,獲國家優秀教材獎。

電子工程系從1970年到1975年招收了5屆學制3年的工農兵學員,共1255人。今天許多人已成為各條戰線

上的政治與業務骨干。全系從國家的全局利益和實際情況出發,積極開展了當時能夠進行的科研任務,以高度的社會責任感,取得了一定的成果:

1968年在112機改進插件的基礎上研制成功劈錐測量計算機,使劈錐的成品率由20%提高到98%,工時縮短了10倍以上,保證了我國先進常規武器的生產。

1972-1974年完成了自行設計的中型實時專用數字計算機724機,用來監控彈道遠程導彈和衛星發射。724機出色完成多項發射任務,受到國防科工委的嘉獎。

1973年的736機,是利用112機的邏輯和724機的器件、插件研制的小型通用集成電路數字計算機,由校辦工廠小批量投產,裝備各系。清華動力系用736機研制了我國最早的電站計算機仿真系統。

1973-1974年,由于清華在中、小型數字計算機方面積累了比較成熟的經驗,電子工業部委任清華牽頭,吸收其他生產、科研單位參加,先后設計研制了DJS100國產小型通用數字計算機系列的DJS130、DJS140小型通用集成電路數字計算機,并定型在國內十余家工廠批量投產,成為20世紀70年代中至80年代初全國生產批量最大、最流行的機型。

1974年,以電子工程系為主的聯合設計組開始研制我國微機系列DJS-050,包括微機所需的一套中小規模集成電路,1976年研制成功。這是我國自制的第一臺微機,獲全國科學大會優秀成果獎。

成立計算機系

1978年清華大學進入改革開放、蓬勃發展的新時期。逐步恢復了理科、經濟、管理和文科類學科。1979年電子工程系更名為“計算機工程與科學系”,唐澤圣教授為系主任。1984年根據發展情況,又更名為“計算機科學與技術系”,其后擔任系主任的分別為周遠清、王爾乾、王鼎興、周立柱、林闖、孫茂松等教授。

唐澤圣教授回憶道:“經歷了文革十年破壞后,清華大學在校黨委和劉達校長的領導下開始了教育和科研工作的恢復和重建。在這一過程中,成立了計算機科學與工程系,后又更名為計算機科學與技術系?；仡櫄v史,深深感到在當時成立計算機科學與工程系,是十分必要的、非常適時的?！?/p>

“如果繼續將計算機、自動控制、無線電、半導體等發展很快的專業都放在一個系內,容易出現重點很多,顧此失彼的局面。更何況在校內已經有了一個自動化系,而且無線電系已經從綿陽遷回北京。在這樣的外部條件下,將當時電子系內的相關部分并入各兄弟系,而將計算機硬、軟件部分獨立成為計算機科學與工程系就是很自然的了?！?/p>

“回顧計算機系的成立及發展,不能不提到校黨委及各位領導對我們的支持。其中,尤其是老校長劉達(1911年～1994年)同志。早在1978年,他就提出:‘當前,計算機技術發展極快,你們要出去看一看,看人家是怎么辦的,要去就去美國。按照他的指示,金蘭、李三立、盧開澄、鄭人杰和我一行五人于1979年2月赴美國參觀訪問、參加會議,歷時一個半月。共計訪問了美國最著名的十余所大學,與近百位計算機學者進行了交談,參觀了實驗室,并帶回大批資料。訪問后,我們就可以草擬本系的教學計劃了。劉達校長還親自找到國家計委負責同志為我系實驗室的建立批準了21萬美元,允許我們攜款赴美委托美國李凡教授直接采購,并于當年12月建成了我國第一個微機實驗室,從而大大加快了計算機系的恢復和建設。這次訪問還與國外著名學者建立了聯系,為此后的國際交往打下了良好的基礎?！?/p>

從20世紀80年代初起,計算機系著力在學科方向上進行調整,改變以機器系列和型號為主的工程研究做法,轉而把重點放在基礎研究與應用基礎研究方向上來。力圖拓寬研究領域,提高水平,與國際接軌。于是產生了許多新的學科生長點,比如并行處理、圖形學與CAD、多媒體技術與網絡技術等。為了實現學科方向上的戰略轉移,對有關教研組的學科方向進行了調整。到1986年,全系形成了9個教研組的格局:計算機系統結構教研組;計算機系統與應用教研組;微型計算機系統教研組;計算機軟件教研組;人工智能與應用教研組;計算機信息處理與應用教研組;計算機輔助設計與圖形學教研組;計算機設計自動化教研組;計算機基礎理論教研組。

這里我們先介紹清華計算機系的兩位院士。

張鈸,福建省福清市人。1953年以全優成績考入清華電機系,1956年轉自動控制專業。1958年留校任教。

張鈸教授從事人工智能、人工神經網絡、遺傳算法、分形和小波等理論研究;以及模式識別、數據采掘、知識工程、與智能控制等領域的計算機應用技術研究。他的主要貢獻是:提出問題分層求解的商空間理論,通過代數方法,系統地解決了不同層次求解空間的問題表達、復雜性分析、不同層次空間之間信息、算子及推理機制等的相互轉換關系。在這些理論基礎上,他又提出統計啟發式搜索算法,基于拓撲的空間規劃方法以及基于關系矩陣的時間規劃算法,降低了計算復雜性,具有重要的應用價值。1992年其專著《問題求解理論及應用》分別出版英文版和中文版,均獲得好評。

此外,他創建了 “智能技術與系統” 國家重點實驗室,從1991年至1996年擔任該實驗室主任。1994年當選為俄羅斯自然科學院外籍院士,1995年當選為中國科學院院士。

李三立生于上海,1955年畢業于清華大學無線電系并留校任教。1956年在前蘇聯科學院計算機技術研究所做研究生,1960年獲副博士學位?；厍迦A任教至今,1995年當選中國工程院院士。

李三立曾負責研制過當時國內大學中最大的計算機724機,對我國尖端技術作出貢獻。20世紀80年代以來,他在

國內倡導研究微機局域網LAN、RISC技術和TRANSPUTER并行處理技術,并擔任這些領域的國家重點研究計劃負責人。1994年起他擔任國家攀登計劃“高性能計算機”項目首席科學家。1999年5月他領導完成的清華網絡并行計算機THNPSC-1系統,鑒定認為“其峰速在當前國內經過鑒定的民口超級計算機系統中是領先的”。2000年8月他負責研制成功的自強2000集群式高性能計算機的峰值速度達4500億次/秒,是我國民口研制的峰值速度最高的超級計算機。

李三立院士現為國務院學位委員會計算機科學技術學科評審組召集人,中國計算機百科全書編委會副總編,兼任上海大學計算機學院院長,上海市政府信息化領導小組專家委員會副主任。他曾任IEEE中國分部主席,并曾七次被選為歐洲微計算機學會執行理事。

1978年計算機系開始招收研究生。國家批準“計算機組織與系統”和“計算機應用”兩個博士學位授予專業。1987年第一個博士生通過論文答辯,獲博士學位。從1978到1988年,計算機系培養了135名研究生。

10年間鑒定成果108項,其中在國際、國內獲獎的有65項,占60%。例如:

1984-1985年實現了國內第一個可批量生產的微機局部網絡,獲國家科技進步三等獎。

1985-1986年,在語音識別與合成領域完成8000臺電話聲控查號系統、自動發送電報報文與話文的微機系統、1000字詞的計算機漢字語音輸入系統。這三項屬于國內首創、接近國際先進水平,獲國家教委科技進步二等獎。

1986年研制出大規模集成電路的計算機輔助設計軟件系統和大規模集成電路的輔助制版系統,分別獲國家教委科技進步獎和國家科技進步三等獎。

1987年研究成功THUDS分布計算機系統,獲國家教委科技進步二等獎。

1988年完成集成電路CAD二級系統的研制,獲國家科技進步二等獎。

從1981-1987年,為日本富士通公司完成支撐軟件和系統軟件的開發任務,這是我國第一次向海外出口大型計算機軟件。

半導體專業的成長

1956年清華正式成立半導體實驗室,由南德恒、馮慶延負責在立齋的兩間小屋開始創業。抽調8名電真空專業三年級學生前往北大半導體教研組進修,1957年8位同學學成回校,正式成立半導體教研組。1958年李志堅從前蘇聯學成歸國,增強了教研組的技術力量。

李志堅,寧波鎮海人。1951年畢業于浙江大學物理系,

1958年獲前蘇聯列寧格勒大學數學物理副博士學位。當時他的導師是搞半導體的列別杰夫院士,還擔任最高蘇維埃副主席,沒有時間管他,但要求卻非常嚴格。李志堅回憶道:“我那時搞的是光電子器件,是研制軍隊用的紅外探測器,需要搞清楚薄膜的電導和物理機理,以便改進制造技術、提高性能”。他自己吹玻璃,建立真空系統,真空度越來越高,薄膜越來越薄,機理搞清了,實驗成功了,達到并超過導師的要求。李志堅提出光電薄膜晶粒間界勢壘理論,寫了3篇論文發表。1958年他回國時,清華早已了解他的情況,于是無線電系副主任李傳信直接去北京站把他接回清華,其實他還未去教育部報到,而且報到后還要聽從分配。既然李傳信出手很快,李志堅也不好拒絕,這一干就是半個世紀,成為一段佳話。

“成立晚,年紀輕,干勁大,成績多”,這是當時外界對半導體教研組的評價。1958年國慶節前,研制出純度高達99.999999%、電阻率為100Ωcm的超純半導體多晶硅棒。

1959年半導體教研組實驗室擴大到1000平米,新購了一批工藝和測量設備,實驗條件有明顯改變。李志堅提出以硅器件為研究重點、盡快進入半導體先進領域的戰略思想。組織20人的隊伍成立了硅平面工藝研究線,研制

硅高反壓晶體管。于1964年8月15日研制成功第一支耐壓110-120伏的平面型高反壓硅晶體三極管。

1978年底,學校領導決定將綿陽遷回的半導體教研組和原計算機系集成電路生產車間合并,半導體教研組擴大到140人。在南德恒、李志堅同志的帶領下,確定了以大規模集成電路為主的研究方向。

1980年9月,經國家教委批準,正式成立了清華大學微電子學研究所,李志堅任微電子所所長。該所有四個研究室:集成電路與系統集成設計研究室、器件研究室、CAD技術研究室和集成電路開發與工業性試驗線。以南德恒、李志堅、楊之廉、徐葭生、賈松良為核心的所領導班子,出色完成了六五、七五、八五國家攻關任務,研制出1兆位漢字ROM及8/16位8085/8086/8088CPU,多次獲國家及部委科技進步獎。

1991年李志堅當選中國科學院院士。兼任清華大學學術委員會副主任、信息學院和微電子研究所學術委員會主任等。20世紀90年代以來他致力于硅系統集成芯片技術的研究和開發,并成功地開展了微機械(MEMS)的研究。

從1956年到1979年,半導體專業共培養本科生875名。微電子學研究所成立后本科生專業仍設置在電子系內,專業基礎與專業課由微電子所負責。從1980年至2002年共培養本科生1030名。微電子學研究所是國務院首批批準的碩士、博士研究生培養點和博士后流動站,在校博士生、碩士生近200人。

計算中心吹響普及號角

清華計算中心與我國計算機普及有著淵源關系。原計算中心黨支部書記、全國高等院校計算機基礎教育研究會會長譚浩強教授正是在計算中心創建工作中脫穎而出的。

譚浩強生于上海。1953年考入清華大學電機系,1958年畢業于自動控制系。其間他擔任校學生會第12、13兩屆的主席(1956年3月-1959年3月),是迄今38屆學生會主席中任職最長的一位。畢業留校后,又擔任清華大學團委副書記。有豐富的政治思想工作經驗和周密干練的組織能力。

潭浩強在回憶起上個世紀90年代的工作時說:“1972年,我從江西農場回校后不久,就被派到綿陽分校工作,擔任黨委常委、政工組長。1975年底調回北京,正好學校籌建計算中心,就派我擔任計算中心黨支部書記,和郭秀亭主任、孫家廣副主任組成領導班子,負責計算中心的籌建工作。當時無論設備條件和業務基礎都比較差,基本上是白手起家。但是大家情緒很高漲,邊干邊學。在這樣的環境和氣氛中,培養了關心集體、團結奮進的作風,為計算中心的建設打下良好的思想基礎?！?/p>

1978年,清華率先在各個專業中開設計算機課程,學生需要上機實踐。由于當時各系大多沒有計算機,所以學校要求計算中心向全校開放,為全校計算機教學服務。當時計算中心的設備是國產DJS130小型機、PDP11小型機、Cromemco微型機、北極星微型機。由于可用的計算機數量不多,BASIC語言課的上機時間每人只有8小時。1981年從日本引進了M-150F中型計算機,使計算中心的業務水平和提供的上機環境上了一個臺階。全校各系當時大多數重要的科研項目的計算工作都是在M-150F計算機上完成的,清華第一批碩士、博士的論文基本上都是在計算中心進行計算的,大都使用FORTRAN語言編程序。

計算中心還主動承擔面向教師和研究生普及計算機知識的任務,每年為教師辦2到3期教師計算機培訓班,譚浩強和田淑清先后為全校3000多名教師和研究生講授了BASIC和FORTRAN語言程序設計,許多老師由此走進計算機應用的大門,為推動計算機應用做出重要的貢獻。

譚浩強教授回憶道:“我的計算機知識是從我到計算中心工作后開始學習的。1978年,學校擴招了2個計算機專業大專班,臨開學了教師還未落實。王耆同志希望我去主講BASIC語言程序設計課,我毫不猶豫地答應下來。由于講課效果比較好,很受學生歡迎。這是我在計算機教育中走出的第一步,也是對以后有重要影響的一步。我還承擔了中央電大的BASIC語言課程,1981年在中央電視臺播出時,全國有100萬人收看,推動了我國普及計算機的第一次高潮?！弊T浩強著作等身,特別是他的《BASIC語言》和《C程序設計》發行量均超過1000萬冊,這在全世界也是從來沒有過的。

1984年譚浩強與天津大學許鎮宇教授等創立了全國高等院校計算機基礎教育研究會,對非計算機專業的計算機教育開展了長期而深入的學術研究,近年又推出CFC和CVC兩個課程體系藍皮書,對國內高校有很大影響,譚浩強教授及其研究會成為我國普及計算機基礎教育的一面旗幟。后來譚教授擔任清華二分校的領導,該校現屬北京聯合大學。

此外,清華計算機系還有許多教授在中國計算機學會、中國自動化學會、中國電子學會、中國圖形、圖像學會等組織擔任重要職務。在中國科協和中國計算機學會委托下,在清華設立了國際信息學奧林匹克中國隊培訓基地,吳文虎教授從1989年開始,帶領我國中學生信息學代表隊連續二十屆參加國際大賽,年年名列前茅,被譽為實力最強的一個隊。

順便提及,清華大學出版社成立后出版的第一套書,就是計算中心集中力量編譯的《Cromemco微型計算機資料匯編》,共5個分冊,第一次就印刷了10000冊。Cromemco微型機是1980年由一位美藉華人贈送給計算中心,是進入我國最早的微型計算機,各單位來參觀的人絡繹不絕。從此計算機圖書成為清華大學出版社的優勢產品。此外,教育部主管、清華大學主辦的《計算機教育》雜志(奚春雁主編)自2003年創刊以來,成為我國計算機教育界乃至信息產業界用戶影響力顯著的媒體。

建立信息科學技術學院

經過“211工程”建設和“985計劃”的實施,清華大學在學科建設、人才培養、師資隊伍、科學研究以及整體辦學條件等方面躍上了一個新的臺階。

目前,清華大學設有13個學院,54個系,已成為一所具有理學、工學、文學、藝術學、歷史學、哲學、經濟學、管理學、法學、教育學和醫學等學科的綜合性、研究型大學。

1994年清華大學在原有信息學科各系所的基礎上建立了信息科學技術學院。信息學院目前有4個系:電子工程系、計算機科學與技術系、自動化系、微電子與納電子學系;2個研究實體:微電子學研究所和信息技術研究院;以及1個示范性軟件學院。信息學院現任院長是孫家廣院士,副院長有李軍教授、汪蕙教授和牛志升教授。信息學院師資力量雄厚,現有教師486人,其中教授166人,副教授178人;目前在校學生6412人,其中本科生2976人,碩士生2317人,博士生1119人,是清華大學規模最大的學院。

2003年11月國家批準建立了清華大學信息科學與技術國家實驗室,它依托信息學院4個一級學科的綜合優勢,在計算機科學與人工智能、下一代互聯網、通信系統與網絡、集成光電子學及其應用、微納電子學、復雜網絡化系統、生物信息學、以及普適計算等領域進行創新探索,為高層次人才的培養提供一個高水平、交叉性、國際化的平臺。

孫家廣生于江蘇鎮江。1970年清華大學自控系畢業。他長期從事計算機圖形學、輔助設計技術及軟件工程與系統的教學研究開發,負責研制了有知識產權的三維產品與工程數字建模、集成化CAD/CAM軟件、產品數據全生命周期管理系統及企業信息化集成系統(EIS)等大型軟件。在基于CORBA/Web技術的產品數據管理框架,線框、曲面、實體和特征統一表示的造型算法,多資源、多事件、多進程的協同軟件開發工具等方面取得創新性成果。1999年當選為中國工程院院士。

該學院共有科學院院士4人,工程院院士5人。除前面介紹過的6位外,還有:

李衍達,廣東南海人。1959年畢業于清華大學自動控制系。1979-1981年在MIT訪問工作。

李衍達長期從事信號處理理論方法及應用的研究,如利用部分數據重構信號、小波分析、分形信號處理以及在油氣勘探與開發中的應用。近年來,他主要從事智能信號處理方法與系統研究,以及在信息網絡智能控制中的應用。他研究了高速網絡環境下信息的發掘、提取與多媒體數據的壓縮和組織,以及工業生產過程及設備的智能控制。此外,他還致力于生物信息學的研究,將復雜系統的信息處理方法應用在分子生物學中;在基因組序列的信息結構研究,基因調控網絡的建模和仿真等方面也取得了成果。代表作有《信號重構理論及應用》、《神經網絡信號處理》等。

吳澄,浙江桐鄉人。1962年清華大學電機系畢業,1966年研究生畢業,留校工作,自動化系教授。研究方向為智能優化與控制。1981年至1983年在美國Case Western Reserve大學作訪問學者。他參加了863計劃自動化領域和CIMS主題科技規劃的制定,并領導了具體的實施,曾主持建成我國第一個CIMS實驗工程,達到國際先進水平,該項目獲美國制造工程師學會(SME)頒發的國際大獎“大學領先獎”。為用高新技術改造我國的傳統產業作出了貢獻。中國工程院院士。

張堯學,生于湖南澧縣人。1982年獲西北電訊工程學院學士學位,1989年3月獲日本東北大學博士學位。1990年回國在清華大學計算機系從事教學科研工作,1993年被

聘為教授。1995年去MIT訪問,1998-1999年曾任日本會津大學訪問教授,2001-2006年曾任中央廣播電視大學校長?，F任教育部高等教育司司長,兼任清華大學教授,2007年當選中國工程院院士。主要研究方向是計算機網絡與操作系統,特別是網絡路由器、服務質量Quos控制以及協議開發方法等。目前研究方向是透明計算和主動服務。透明計算是研究用戶通過網絡上的同一終端平臺使用不同操作系統和相關應用,以及在不同終端平臺上使用同一操作系統和相關應用。主動服務是按照用戶需求,通過計算機對現有服務進行改進,從而提供盡可能滿足用戶需求的網絡服務。

探索中國的圖靈之路

眾所周知,2000年度的ACM圖靈獎授予美籍華人姚期智(Andrew Chi-chih Yao)教授。那么,什么時候清華大學也能培養出圖靈獎得主呢?現在,姚期智教授正在清華進行這種探索與實驗。

2003年10月在楊振寧教授的倡導下,清華計算機系先后聘請了3個講席教授組:即理論計算機科學方向上的姚期智(美國科學院院士、時任普林斯頓大學教授)講席教授組;多媒體信息處理方向上的黃煦濤(美國工程院院士、伊利諾大學教授)講席教授組;以及計算機體系結構、操作系統、編譯與計算機網絡方向上的Frans Kaashoek(美國工程院院士、麻省理工教授)講席教授組。每個教授組均由國際學術大師為帶頭人,約10名在相關研究領域有影響的學者組成。每位成員每年來清華全時工作至少一個月,進行實質性的教學、科研合作。這個重要舉措,既考慮了國際IT人才的現實情況,又區別于邀請國外學者作學術報告等一般交流形式,在國內計算機科學界是一個創新。

姚期智教授通過講席活動,出人意料地在2004年9月辭掉普林斯頓大學終身教職,成為清華大學高等研究中心的全職教授。

姚教授回憶道:“清華計算機系在某些方面是相當強的,但理論計算機部分沒有得到發展。因為理論計算機是我的本行,這是最適合我的切入點。理論計算機科學有這樣的潛力,能夠為中國的計算機科學開路?！?/p>

2006年他萌生了“精英教育要從本科生開始”的想法,創辦了“軟件科學實驗班”,親自制定培養方案,自己講基礎課,為學生提供高層次的國際交流平臺。選送最優秀的學生5～8名前往美國普林斯頓大學、麻省理工學院、哈佛大學、斯坦福大學進行交流和短期課程。負責“軟件科學實驗班”的班主任汪蕙副院長說:“這么有名的人,還能夠踏踏實實關心教學和人才培養,每學期都有課,哪兒都去不了,姚先生確實是在為學校、為人才培養做實事?！?/p>

2007年1月2日,姚期智又建立了清華大學理論計算機科學研究所(Institute for Theoretical Computer Science,ITCS),同時組建了第二屆講席教授組20人。ITCS的目標是成為世界理論計算機領域的先驅,世界知名學者頻繁來訪。圖靈獎得主斯蒂芬?庫克(Stephen Cook)教授在2007年的一個國際會議上說:“我以前一直認為中國不可能在理論計算機科學和我們競爭,現在我想我們有了競爭對手了,就是清華大學理論計算機科學研究中心?！?/p>

2008年當他的本科生和研究生有了相當基礎時,姚期智有了一個更透徹的想法:開創預研班。他說:“我們將錄取一些將來想要留在中國的學生,從本科一二年級中選拔具有特殊潛力和特別優秀的學生,進行個人化的預研培養,為我國打造理論計算機科學的拔尖博士?！蔽覀冾A祝姚期智教授在清華的實驗成功。

姚先生經常提醒我們:“我們中國能夠建立一流大學。希望大家看到自己的優勢。建立起世界一流大學,從事教育就應該有這個志向?！蔽蚁?這是結束本文最恰當的話——“人最重要的是要有志向”。